автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.08, диссертация на тему:Исследование влияния ионного состава пульпы на селективность флотации карбонатных редкометально-флюоритовых руд Вознесенской группы месторождений в условиях замкнутой сисетмы водооборота и разработка на этой основе эффективной технологии их обогащения

На правах рукописи " Для служебного пользования" Экз. N5"/

ШЕСТОВЕЦ ВЛАДИМИР ЗАХАРОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ИОННОГО СОСТАВА ПУЛЬПЫ НА СЕЛЕКТИВНОСТЬ ФЛОТАЦИИ КАРБОНАТНЫХ РЕДКО-МЕТАЛЬНО-ФЛЮОРИТОВЫХ РУД ВОЗНЕСЕНСКОЙ ГРУППЫ МЕСТОРОЖДЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ЗАМКНУТОЙ СИСТЕМЫ ВОДООБОРОТА И РАЗРАБОТКА НА ЭТОЙ ОСНОВЕ ЭФФЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИХ ОБОГАЩЕНИЯ

Специальность N 05.15.08 Обогащение полезных ископаемых

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

п. Ярославский -1996

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте химической технологии и на обогатительной фабрике Ярославского ГОКа.

Научные руководители:

доктор технических наук, профессор Скриниченко M.JI.; кандидат технических наук, старший научный сотрудник Курков A.B.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Глазунов Л.А.; доктор технических наук, профессор Якубович И.А.;

Ведущая организация:

Сибирский государственный научно-исследовательский и проектный институт цветной металлургии, г. Красноярск.

Защита состоится .0Ч- Я (э Г. на заседании

диссертационного совета ССД 124.08.01 Всероссийского научно-исследовательского института химической технологии по адресу: Москва, Каширское шоссе, 33.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского научно-исследовательского института химической технологии.

Автореферат разослан. моя. 96 г.

Ученый секретарь ^ ^

диссертационного совета Кочубеева C.JI.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

В настоящее время большинство технологических схем и режимов обогащения флюоритовых руд рассчитаны на переработку силикатных, в меньшей степени слабокарбонатных руд с относительно крупной вкрапленностью зерен минералов. Переработка слабокарбонатных руд ведется по коллективно-селективным схемам с депрессией основной массы кальцита в перечистных операциях, что вызывает накопление кальцита в промежуточных продуктах и затрудняет получение кондиционных по качеству флюоритовых концентратов.

Обеспечение высоких технологических показателей на обогатительной фабрике Ярославского ГОКа, выпускающий более 80% флюоритового концентрата в стране, в связи с прогрессирующим снижением карбонатного модуля поступающих в переработку руд становится все более затруднительным из-за ухудшения селекции флюорита и кальцита в условиях повышенного соленакопления при полностью замкнутом обороте воды.

Теоретическому обоснованию влияния продуктов растворения минералов на флотацию минеральных комплексов посвящено большое количество работ, но этот вопрос применительно к смеси флюорит -кальцит изучен недостаточно полно. Зачастую разные авторы в своих работах приводят прямо противоположные результаты как по адсорбции собирателя на минералах в зависимости от рН среды и температуры пульпы, так и по влиянию фтористых соединений, применяемых при селекции флюорита и кальцита.

В условиях необходимости вовлечения в переработку на обогатительной фабрике Ярославского ГОКа сильнокарбонатных руд возникает интерес к изучению природы флотационных свойств минералов, флотационного поведения флюорита и кальцита в среде фтористых соединений с целью выявления оптимальных условий их разделения.

Цель работы.

Разработка принципиально новой технологической схемы прямой селекции кальцита и флюорита в голове процесса, позволяющей перерабатывать сильнокарбонатные руды с карбонатным модулем менее трех.

Методы исследования.

В работе использованы следующие методы:

- измерение потенциала фтор-селективного электрода по отношению к электроду сравнения в фосфатно-буферной смеси для определения

концентрации фтор-иона и изучения адсорбции фтор-иона на минералах;

- фото-келориметрическое определение содержания ионов кальция в растворе с целью изучения растворимости флюорита и кальцита;

- нефелометрическое определение остаточной концентрации олеиновой кислоты в растворе с целью изучения процесса сорбции собирателя на поверхности исследуемых минералов;

- флотационные методы исследования мономинеральных фракций и промышленных пульп;

- метод Бокса-Уилстона планирования экспериментов по оптимизации технологического режима прямой селекции флюорита и кальцита.

Научная новизна.

Впервые получены данные по адсорбции фтор-иона на поверхности ряда минералов и его влиянию на растворимость минералов, адсорбцию жирнокислотного собирателя и флотируемость минералов.

Установлено, что предварительное введение фтор-иона в щелочном диапазоне в сочетании с горячей обработкой пульпы повышает растворимость флюорита, адсорбцию на нем олеиновой кислоты и его флотируемость; напротив, снижает растворимость кальцита, адсорбцию на нем собирателя, что приводит к ухудшению его флотируемости. Тем самым научно обоснована селекция кальцийсодержащих минералов флюорита и кальцита.

Комплекс проведенных исследований позволил разработать технологию прямой селективной флотации карбонатных редкометально-флюоритовых руд с использованием новых реагентов.

Практическая значимость.

Технология прямой селективной флотации карбонатных редкометально-флюоритовых руд внедрена на обогатительной фабрике Ярославского горно-обогатительного комбината, что позволило вовлечь в переработку руды с кальцитовым модулем ниже трех, запасы которых на комбинате составляют более 30 млн.т.

Освоение новой технологии позволило повысить содержание флюорита в концентрате с 91,59% до 92,07%, поднять извлечение флюорита в концентрат на 1,03%; при этом сокращен расход реагентов: сернистого натрия и соды; высвобождено из схемы цепи аппаратов большое количество рудо-размольного и флотационного оборудования.

Получен суммарный экономический эффект 753 млн.рублей.

Апробация работы.

Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на Всесоюзном конгрессе обогатителей (Ленинград, 1984 г.) и на Плаксинских чтениях (Иркутск, 1993 г.).

Основные положения, выносимые на защиту:

- механизм действия фтор-иона на процесс флотации флюорита и кальцита;

- технология прямой селективной флотации карбонатных редкометально-флюоритовых руд с карбонатным модулем ниже трех.

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 7 научных работ.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы из 120 наименований. Она изложена на 132 страницах, включая 61 рисунок, 15 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Основным методом обогащения карбонатных слюдисто-флюоритовых руд является коллективно-селективная схема, когда осуществляется коллективная флотация кальцита и флюорита в голове процесса и последующее их разделение в перечистных операциях.

Данная технология предполагает образование большого количества промежуточных продуктов, которые необходимо обогащать в отдельном цикле. Схема ( рис.1) громоздкая, плохо управляемая, требует высоких удельных расходов дорогостоящих дефицитных реагентов; самое главное - не позволяет перерабатывать труднообогатимые руды с кальцитовым модулем ниже трех.

Анализ исследовательских работ и литературные данные свидетельствуют о многочисленных противоречиях в части флотируемости минералов, их растворимости, влияния температурной обработки и фтористых соединений на адсорбционные и флотационные свойства поверхности минералов.

В этой связи, в качестве основных направлений исследований приняты следующие:

1. Изучение влияния фтор-иона на свойства поверхностей минералов Вознесенской группы месторождений:

а) изучение растворимости минералов;

4

измельчение

"I-

агитация I основная флотация

I перечистка

II перечистка

Г^.

III перечистка

прог

арка

IV перечистка

V перечистка

VI перечистка

|конц-т I

I конт.фл.

хв-ты!^

сгущение

слив ^гидроциклон-е доизмельчение

агитация II основная флотац.

, * ,, \

I перечистка II контр.фл

Л-

II перечистка

III перечистка

1

пропарка

IV перечистка

V перечистка

VI перечистка

конц-т Щ

Рис.1 Дейсвующая технологическая схема обогащения Ярославской обогатительной фабрики

б) определение адсорбционной емкости минералов по отношению к фтор-иону;

в) изучение влияния фтор-иона на адсорбцию собирателя минеральными поверхностями.

2. Изучение влияния фтор-иона на флотируемость минералов.

3. Разработка технологии прямой селективной флотации сильнокарбонатных слюдисто-флюоритовых руд с заменой дефицитных реагентов.

4. Экспериментальная полупромышленная проверка разработанной технологии и ее промышленное внедрение на Ярославской обогатительной фабрике.

В работе показан механизм адсорбции фтор-иона на минералах и выявлено, что по величине адсорбции фтор-иона основные рудообразующие минералы можно расположить в следующем порядке:

флюорит > кальцит > кварц > слюды

Данный факт предопределил необходимость проведения исследований влияния фтор-иона в различном диапазоне рН и температуры на адсорбционные способности поверхности рудообразующих минералов по отношению к жирнокислотному собирателю, на флотируемость минералов, в ходе которых выявлено противоположное по характеру флотационное поведение флюорита и кальцита.

На этой основе в работе показана возможность прямой селекции флюорита и кальцита, взаимодополняющее действие аниона фтора и аниона гидроксила на поверхность кальцита.

Методом планирования эксперимента разработана оптимальная технологическая схема обогащения руд с различным кальцитовым модулем, показана математическая зависимость основных технологических параметров от содержания в руде флюорита, кальцита и других минералов.

Полупромышленные испытания новой технологии прямой селекции подтвердили ее высокую эффективность, возможность замены дефицитных дорогостоящих реагентов на недефицитные и дешевые.

Промышленное внедрение разработанной технологии на обогатительной фабрике Ярославского ГОКа позволило значительно сократить расход реагентов, снизить эксплуатационные затраты, повысить технологические показатели.

ИЗУЧЕНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ АДСОРБЦИИ ФТОР-ИОНА НА МИНЕРАЛАХ

Зависимость адсорбции фтор-иона от его исходной концентрации флюоритом, кальцитом, кварцем и слюдой представлены на рис.2.

Адсорбция фтор-иона, мг/л 300

200

100 50

50 100 200 300 400 500

Концентрация фтор-иона, мг/л.

Рис. 2 Зависимость адсорбции фтор-иона на флюорите (1), каьците (2), кварце (3),слюде (4), от его исходной канцентрации.

В наибольшей степени фтор-ион адсорбируется на поверхности флюорита, что объясняется достройкой кристаллической решетки минерала, нейтрализацией ионов Са++, образующихся в суспензии флюорита в результате растворения последнего, образованием комплексных фтор-силикатных ионов в результате взаимодействия фтор-иона с силикатами, имеющимися в структуре кристалла флюорита в качестве изоморфных примесей.

Абсолютная адсорбция фтор-иона на кальците ниже, чем на флюорите и имеет предел при исходной концентрации 200мг/л ввиду того, что адсорбция фтор-иона на кальците связана с обменной реакцией фтор-иона с вытеснением карбонатного иона СОЗ-- на поверхности минерала в сторону образования химически более прочной и менее растворимой пленки Сэ.¥2 с меньшим произведением растворимости (ПР)

ПР СаР2 = 4,0 х 10-1» < ПР СаСОЗ = 4,8 х 10-»

Адсорбция фтор-иона на кварце и слюдах незначительна, практически одинакова и связана с нейтрализацией свободных связей многовалентных катионов, изоморфно входящих в кристаллические решетки минералов, и образованием комплексного фтор-силикатного иона.

БЮ2 + 4Н +4Р --> ЙР4 + 2Н20

Б1Р4 + 2Р- «>&Р6-

Б!Р6- + 2Н20 -> БЮ2 + 4Н + 6Р-

Рост концентрации Р- ведет к сдвигу реакции влево.

ИЗУЧЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИ ФЛЮОРИТА И КАЛЬЦИТА

В связи с тем, что в реальных условиях флотация флюоритовых руд ведется в щелочной среде при рН от 8,5 до 9,5 в работе изучено влияние рН среды на растворимость минералов.

Результаты опытов приведены на рис.3. Растворимость флюорита в щелочном диапазоне практически не меняется , составляет около 10 мг/л и объясняется тем, что ионы гидроксила не могут связать ионы кальция в нерастворимые соединения; образующаяся Са(ОН)2 имеет относительно высокое произведение растворимости.

Снижение растворимости кальцита при увеличении рН объясняется тем, что задерживается гидролиз карбонатного иона по реакции:

СаСОЗ ~>Са++ + СОЗ--СОЗ- + Н20 --> НСОЗ- + ОН-, равновесие реакции сдвигается влево, но полностью растворение кальцита не прекращается.

В работе приведены результаты исследований влияния фтор-иона на растворимость минералов.

Влияние фтор-иона на растворимость кальцита показано на рис.4, из которого следует, что с ростом концентрации фтор-иона

Конц. Са++ в растворе, мг/л

20

15

10

5

7 8 9 10

рН Среды

Рис.3 Зависимость растворимости флюорита (1) и кальцита (2) от рН среды.

Конц. Са++ в растворе, мг/л.

Концентрация фтор-иона Рис. 4. Влияние концентрации фтор-иона на растворимость кальцита.

растворимость кальцита падает; это связано с образованием труднорастворимой пленки СаБ2 на поверхности минерала.

Растворимость флюорита приведена на рис.5, из которого следует, что при низких концентрациях фтор-иона растворимость флюорита падает.

Увеличение растворимости флюорита Вознесенского

месторождения при средних концентрациях фтор-иона связано с образованием комплексного соединения Са31Р6, которое происходит ввиду наличия примесей БЮ2 в кристаллической решетке минерала (содержание 8102 в мономинеральной фракции равно 0,1%).

ИЗУЧЕНИЕ АДСОРБЦИИ ОЛЕИНОВОЙ КИСЛОТЫ НА МИНЕРАЛАХ

Поскольку флотируемость минералов в значительной степени определяется плотностью сорбированного слоя собирателя, в работе подробно рассмотрена адсорбция олеиновой кислоты на минералах под воздействием различных факторов.

На рис.6 изображены кривые, характеризующие закрепление олеиновой кислоты на минералах в нейтральной среде, из которого следует , что по адсорбционной емкости в отношении олеиновой кислоты минералы расположены в следующем порядке:

флюорит > кальцит > слюды > кварц

Результаты опытов по изучению адсорбции олеиновой кислоты на поверхности флюорита в зависимости от концентрации фтор-иона в растворе, рН раствора и температуры обработки представлены на рис.7 и свидетельствуют о росте адсорбционной способности минерала и доли хемосорбированного собирателя при увеличении концентрации фтор-иона; увеличению скорости адсорбции способствует предварительная обработка фтор-ионом по сравнению с предварительной подачей собирателя, а также рост температуры обработки и рН пульпы.

Результаты опытов по изучению адсорбции собирателя на поверхности кальцита под воздействием комплекса факторов приведены на рис.8, из чего следует, что рост концентрации фтор-иона, увеличение рН среды, высокая температура пульпы существенно снижают адсорбцию. Причем, скорость адсорбции снижается в результате предварительной обработки фтор-ионом по сравнению с предварительной подачей собирателя; закрепление собирателя на поверхности минерала происходит преимущественно в молекулярной форме.

Взаимодополняющий характер воздействия анионов гидроксила и фтора на дефектные структуры поверхности минералов предопределяет снижение расхода сернистого натрия и замену его более дешевыми щелочными реагентами.

Конц.Са++, мг/л

О 50 100 200 300 400 500

Концентрация фтор-иона, мг/л

Рис.5 Влияние концентрации фтор-иона на растворимость флюорита.

Адсорбция олеиновой кислоты,мг/л

Концентрация олеиновой кислоты,мг/л

Рис.6 Адсорбция олеиновой кислоты на флюорите (1), кальците (2),

слюде (3),кварце (4) в зависимости от исходной концентрации в нейтральной среде.

Фтор-ион-олеиновая кислота рН=9 Адсорбция олеиновой кислоты

28x10-4

26

24

22

20

18

16

14

12

О 50 100 200 300 400 500

Концентрация фтор-иона, мг/л

Рис.7 Зависимость адсорбции олеиновой кислоты на флюорите от концентрации фтор-иона при темпиратуре обработки Т=25° С (1) и Т=80° С (2).

Фтор-ион-олеиновая кислота рН=9

Адсорбция олеиновой к-ты, мг/л

Концентраия фтор-иона

Рис. 8 Зависимость адсорбции олеиновой кислоты на кальците от

концентрации фтор-иона при температуре обработки Т=25° С (1)и Т=80° С (2).

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРЯМОЙ СЕЛЕКТИВНОЙ ФЛОТАЦИИ ПРИ ОБОГАЩЕНИИ КАРБОНАТНЫХ РЕДКОМЕТАЛЬНО-ФЛЮОРИТОВЫХ РУД

Для решения вопроса об изменении схемы переработки промпродуктов с целью ликвидации неуправляемого промпродуктового цикла в действующей схеме Ярославской обогатительной фабрики в диссертационной работе рассмотрена флотируемость минералов при различных схемах обработки промпродуктов и вариациях реагентного режима.

Результаты опытов приведены на рис.9, из которого следует, что предварительная подача фтор-иона, воздействие высокой температуры без обработки промпродуктов олеиновой кислотой приводит к почти полной депрессии кальцита, кремнезема и слюд, в то время, как на флотируемость флюорита эти факторы практически не влияют.

В работе выполнена оптимизация режима прямой селекции флюорита и кальцита математическим методом планирования эксперимента (Бокса-Уилстона) для различных типов руд.

При этом установлены:

- прямая зависимость расхода олеиновой кислоты от содержания флюорита в руде;

- прямая зависимость концентрации фтор-иона в операции горячей обработки от содержания кальцита в руде;

- обратная зависимость температуры горячей обработки от величины кальцитового модуля руды;

- необходимость операции горячей обработки в присутствии фтор-иона перед основной флотацией;

- возможность замены остродефицитного, дорогостоящего сернистого натрия адипинатами натрия, являющимися отходами производства капролактама.

В работе приведены лабораторные исследования технологической схемы прямой селективной флотации флюоритовых руд Ярославского ГОКа с использованием нетоксичных реагентов, результаты которых отражены в табл.1

Как следует из приведенных данных, по схеме прямой селективной флотации в замкнутом цикле получены высокие технологические показатели. При этом результаты флотации руды с использованием содо-сульфатного плава вместо соды и сернистого натрия соответствует показателям обогащения с традиционными реагентами.

\СаС03 \ СаИ2 ^БЮг Слюды

ОПЕРАЦИИ

Рис.9 Флотируемость минералов из промпродуктов без обработки их олеиновой кислотой в присутствии фтор-иона (после тепловой обработки)

1 - извлечение флюорита в пенный продукт, %

2 - извлечение кальцита в пенный продукт, %

3 - извлечение кварца в пенный продукт, %

4 - извлечение слюд в пенный продукт, %

Показатели обогащения руды текущей добычи Вознесенского месторождения по схеме прямой селективной флотации с использованием ССП и традиционных реагентов в замкнутом цикле

Выход Содержание Извлечение

№ Продкты % % %

пп СаИз СаСоз БЮз ВеО СаИ2 СаСоз

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Содо-сульфатный сплав

1 Концентрат 27.5 95.0 0.4 1.72 0.022 84.2 0.6

2 Хвосты 1 64.5 5.1 23.6 0.085 10.6 92.3

3 Хвосты 2 8.0 20.2 14.7 0.091 5.2 7.1

4 Отходы общ. 72.5 6.8 22.6 0.088 15.7 99.4

5 Руда 100.0 31.2 16.5 0.086 100 100.0

Сернистый натрий +сода

б Концентрат 28.1 94.6 0.6 2.27 0.022 84.7 1.0

7 Хвосты 1 63.2 5.3 23.4 0.088 10.7 88.0

8 Хвосты 2 8.7 16.6 21.2 0.109 4.6 11.0

9 Отходы общ. 71.9 6.7 23.1 0.101 15.3 99.0

10 Руда 100.0 31.4 16.8 0.092 100 100.0

Данные лабораторных исследований позволили провести полупромышленные испытания новой технологии на установке непрерывного действия в опытно-методической технолого-аналитической партии Дальневосточного института минерального сырья, результаты которых приведены в табл.2.

Отличительными особенностями испытанной технологии по сравнению с действующей на обогатительной фабрике Ярославского ГОКа являются:

- исключение из технологической схемы операции доизмельчения промпродуктов и цикла промпродуктовой флотации;

- тепловая обработка исходного питания флотации в присутствии фтор-иона (кремнефтористого натрия);

- вывод промпродукта первой перечистки в отходы;

- тепловая обработка пенного продукта первой перечистки (вместо пенного продукта третьей перечистки).

Результаты полупромышленных испытаний технологии прямой селективной флотации на эталонном реагентном режиме и с использованием содо-сульфатного плава

№ Наименован К-во Произв Содержание Извлечение

пп ие продукта смен одитель % %

носгь

кг/ч СаИ: СаСоз ВеО СаИг | СаСоз ВеО

1 2 3 4 5 6 7 1 8 1 9 10

ИагСОз + КагЭ

1 Концентрат 9 31 92.0 0.9 0.03 73.8 1.9 6.3

2 Хвосты 11.2 16.3 0.151 26.2 98.1 93.7

3 Руда 31.9 12.4 0.12 100 100.0 100

Содо-сульфатный сплав

4 Концентрат 7 30 92.5 1.2 0.03 75.4 2.4 66

5 Хвосты 11.4 15.2 0.161 24.6 97.6 93.4

б Руда 33.7 11.3 0.125 100 100.0 100

Из данных табл.2 следует, что поведение бериллиевых минералов при использовании содо-сульфатного плава не меняется.

Полупромышленные испытания технологии прямой селективной флотации с использованием содо-сульфатного плава на руде текущей добычи Ярославского ГОКа показали возможность получения кондиционного флюоритового концентрата при высоком извлечении, что позволило рекомендовать новую технологию для промышленных испытаний и внедрения на обогатительной фабрике Ярославского ГОКа.

ВНЕДРЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРЯМОЙ СЕЛЕКТИВНОЙ ФЛОТАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕТОКСИЧНЫХ РЕАГЕНТОВ НА ОБОГАТИТЕЛЬНОЙ ФАБРИКЕ ЯРОСЛАВСКОГО ГОКА

Технология прямой селективной флотации с использованием содо-сульфатного плава, частично заменившего кальцинированную соду и сернистый натрий, в декабре 1991 года внедрена на 3 и 4 секциях обогатительной фабрики Ярославского ГОКа (рис.10).

Освоение новой технологии позволило повысить содержание флюорита в концентрате с 91,59% до 92,07%, поднять извлечение флюорита на 1,03% (табл.3)

Рис. 10 Технологическая схема прямой селективной флотации с использованием нетоксичных реагентов.

Показатели работы 3 и 4 секции обогатительной фабрики до и после внедрения новой технологии

№ Ед. Средняя величина за период

пп Показатели Изм. До внедрения После внедрения

1991 г. 1992 г.

1 2 3 4 5

1 Переработка руды т 520084 588227

2 Содержание флюорита % 32.95 32.50

в руде

3 Содержание кальцита в % 8.19 11.40

руде

4 Кальцитовый модуль М 4.02 2.85

5 Выпуск концентрата т 107793 143778

6 Содержание флюорита % 91.59 92.07

в концентрате

7 Содержание флюорита % 14.43 11.24

в хвостах

8 Извлечение флюорита % 67.85 68.88

товарное

Внедрение новой технологии позволило сократить расход дефицитных реагентов:

а) сернистого натрия, относящегося к группе сильнодействующих ядовитых веществ, с 2,7 кг/т до 0,6 кг/т;

б) кальцинированной соды с 0,4 кг/т до 0,133 кг/т.

В результате внедрения разработанной технологии выведены из схемы цепи аппаратов: одна мельница МШЦ-3600 х 5500, классификатор 2КСН-24, насосы 8ГрК-8, гидроциклоны ГЦ-700, 30 камер флотомашин, операция пропарки чернового концентрата.

Суммарный экономический эффект за 1992 год составил753,2 млн .рублей.

Технология успешно используется в настоящее время.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ современного состояния практики обогащения флюоритовых руд показал, что в настоящее время большинство технологических схем и режимов рассчитаны на переработку силикатных, в меньшей степени - слабокарбонатных руд с относительно крупной вкрапленностью зерен минералов. Действующие технологические схемы и режимы, в том числе на Ярославской обогатительной фабрике, не позволяют перерабатывать руды с карбонатным модулем менее трех.

2. Теоретическому обоснованию влияния продуктов растворения минералов на флотацию минеральных комплексов посвящено большое количество работ, но этот вопрос применительно к смеси флюорит -кальцит изучен недостаточно полно. Зачастую разные авторы в своих работах приводят прямо противоположные результаты как по адсорбции собирателей на минералах в зависимости от рН среды и температуры, так и по влиянию фтористых соединений, применяемых при селекции флюорита и кальцита.

3. Исследование адсорбционной способности фтор-иона на поверхности изучаемых минералов показало, что:

а) в наибольшей степени фтор-ион адсорбируется на поверхности флюорита, величина адсорбции прямо пропорциональна исходной концентрации фтор-иона;

б) абсолютная адсорбция фтор-иона на кальците ниже, чем на флюорите; рост ее наблюдается только до исходной концентрации 200 мг/л и при дальнейшем росте исходной концентрации остается неизменной;

в) адсорбция фтор-иона на кварце и на слюдах практически одинакова и характеризуется незначительным ростом на всех исследованных уровнях концентрации фтор-иона.

4. В процессе изучения растворимости минералов показано, что:

4.1. В зависимости от рН среды:

а) растворимость флюорита в диапазоне рН от 7 до 10 практически не меняется;

б) растворимость кальцита при увеличении рН падает, но не прекращается полностью.

4.2. В зависимости от концентрации фтор-иона:

а) растворимость флюорита:

- при низких концентрациях фтор-иона в растворе (до 100 мг/л) падает;

- при концентрации фтор-иона от 100 до 300 мг/л растет;

- при - дальнейшем росте концентрации фтор-иона в растворе остается неизменным;

б) растворимость кальцита при увеличении концентрации фтор-иона в растворе падает.

5. Результаты исследований адсорбции олеиновой кислоты на флюорите и на кальците позволяют сделать следующие выводы:

5.1. Предварительная обработка фтор-ионом поверхности минералов способствует повышению скорости адсорбции собирателя на поверхности флюорита и снижению скорости адсорбции собирателя по поверхности кальцита.

5.2. Рост концентрации фтор-иона в нейтральной среде способствует увеличению адсорбции олеиновой кислоты по поверхности флюорита, и практически не влияет на адсорбцию на поверхности кальцита.

5.3. В щелочной среде с ростом рН характер адсорбции олеиновой кислоты на поверхности флюорита практически не меняется; незначительный рост адсорбции собирателя происходит за счет более глубокого его омыления.

Характер адсорбции олеиновой кислоты на поверхности кальцита с ростом рН резко меняется, снижается абсолютное значение адсорбции.

Адсорбционная способность кальцита падает с ростом концентрации фтор-иона.

5.4. Рост температуры обработки минералов:

- способствует росту адсорбции собирателя на флюорите за счет повышения химической активности анионов фтора и анионов олеата;

- предотвращает адсорбцию собирателя на кальците за счет снижения растворимости минерала под воздействием высоких температур.

5.5. На поверхности флюорита происходит преимущественно хемосорбционное закрепление собирателя, в то время, как поверхности кальцита собиратель закрепляется в молекулярной форме.

5.6. Данные по адсорбции олеиновой кислоты на поверхности флюорита и кальцита хорошо совпадает с изменением растворимости минералов.

6. Проведенные опыты по флотируемости минералов позволили сделать вывод о том, что:

- флотируемость флюорита и кальцита полностью соответствует адсорбционной способности этих минералов;

- горячая обработка в присутствии фтор-иона в щелочной среде приводит к депрессии кальцита и силикатов, в то время как флотируемость флюорита остается неизменной;

- при формировании технологической схемы обогащения:

а) должна быть предусмотрена горячая обработка пульпы в присутствии фтор-иона в голове процесса;

б) повторная обработка промпродуктов олеиновой кислотой должна быть исключена, т.е. промпродуктовый цикл из схемы флотации должен быть исключен;

- введение фтор-иона позволяет снизить рН и щелочность пульпы, при которых ведется флотационное обогащение флюоритовых руд, тем самым снизить расход щелочных реагентов и заменить дефицитный сернистый натрий более дешевым и менее токсичным реагентом.

7. Оптимизация технологического режима прямой селекции флюорита и кальцита методом планирования эксперимента позволила выявить прямую зависимость расхода олеиновой кислоты от содержания флюорита в руде, прямую зависимость концентрации фтор-иона, подаваемого в горячую обработку от содержания кальцита в руде.

Подтверждена высокая эффективность горячей обработки для селекции флюорита и кальцита и выявлена обратная зависимость температуры горячей обработки от величины кальцитового модуля.

Показана возможность частичной замены остродефицитного, дорогостоящего сернистого натрия, адипинатами натрия, являющимися отходами производства капролактама.

8. Лабораторные исследования технологический схемы прямой селективной флотации флюоритовых руд Ярославского ГОКа показали, что необходимость в промпродуктовом цикле флотации отпадает , и что содо-сульфатный плав можно рассматривать как возможный заменитель соды и сернистого натрия.

9. Отличительными особенностями испытанной в полупромышленных условиях новой технологии, которая разработана для обогащения руд Вознесенского и Пограничного месторождений по сравнению с действующей на обогатительной фабрике Ярославского ГОКа являются:

а) исключение из технологической схемы операции доизмельчения промпродуктов и цикла промпродуктовой флотации;

б) тепловая обработка исходного питания флотации в присутствии фтор-иона (кремнефтористого натрия);

в) вывод промпродукта первой перечистки в хвосты;

г) тепловая обработка концентрата первой перечистки вместо пенного продукта третьей перечистки.

10. Внедрение технологии прямой селективной флотации с использованием нетоксичных реагентов на обогатительной фабрике Ярославского ГОКа позволило повысить содержание флюорита в концентрате с 91,59% до 92,07%, увеличить извлечение флюорита на 1,03%, сократить расход дефицитных реагентов:

а) сернистого натрия с 2,7 кг/т до 0,6 кг/т;

б) кальцинированной соды с 0,4 кг/т до 0,133 кг/т.

В результате внедрения разработанной технологии выведены из схемы цепи аппаратов: одна мельница МШЦ 3600 х 5500, классификатор 2КСН-24, насосы 8ГрК-8, гидроциклоны ГЦ-70, 30 камер флотомашин, операция пропарки чернового концентрата.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Егоров Н.В., Ищейкин В.Г., Кугот П.Ф., Павлов В.Е., Харченко Ю.В., Шестовец В.З.

Разработка технологии селективной флотации плавикового шпата из несульфидных тонковкрапленных руд сложного минерального состава.

Доклад на XVII Международном конгрессе по

обогащениюполезных ископаемых. ГДР, Дрезден, 1990.

2. Аникина Г.Н., Егоров Н.В., Кугот П.Ф., Павлов В.Е., Харченко Ю.В., Шестовец В.З.

Применение отходов производства капролактама при флотации карбонатных флюоритовых руд. "Цветные металлы", N6, 1989 год, Москва, "Металлургия".

3. Помазов В.Д., Котляревский И.С., Егоров Н.В., Павлов В.Е., Шестовец В.З.

Разработка и внедрение новой технологии флотации флюоритовых руд Вознесенского месторождения Ярославского ГОКа с применением реагента «Флотол - 7,9».

Отчет ЦНИИОлова, Института химической кинетики и горения, Ярославского ГОКа. Новосибирск, 1981 г.

4. Наумов М.Е., Кугот П.Ф., Харченко Ю.В., Шестовец В.З. Исследования на обогатимость бедных флюоритовых руд

Пограничного месторождения.

Отчет ВНИИХТ, инв. № ТИ-555, 1991 г. Фонды ВНИИХТ.

5. Голов В.М., Недорезов А.Н., Казанцев Ю.Е., Аникина Г.Н., Шестовец В.З. и др.

Аполярный реагент для флотации руд.

Авторское свидетельство СССР № 692632. Зарегистрировано 28.06.1979 г.

6. Аникина Г.Н., Голов В.М., Егоров Н.В., Курков A.B., Шестовец В.З., и др.

Собиратель для флотации несульфидных руд.

Авторское свидетельство СССР № 933117. Зарегистрировано 09.02.1979 г.

7. Голов В.М., Егоров Н.В., Кугот П.Ф., Шестовец В.З., и др. Способ обогащения карбонатно-флюоритовых руд.

Авторское свидетельство СССР № 1128984. Зарегистрировано 15.08.1984 г.